有限时域差分法对GIS局部放电传播的分析

用特高频法测量GIS局部放电所面临的困难是无法标定出视在放电量,并且也无法确定何种因素影响特高频传感器输出信号的强弱。针对上述问题,利用同轴波导模拟GIS腔体结构,并应用有限时域差分法对局部放电辐射的电磁波在波导内传播情况进行仿真。通过仿真数据分析,找出对特高频信号能量产生影响的多种因素,如:放电位置,波导尺寸,放电电流幅值和放电源的脉冲形状。从而阐明了特高频输出信号能量与原始放电脉冲的关系,为进一步探讨GIS放电量特高频标定打下基础。

卫星介质深层充电电场时域差分计算方法研究

根据卫星介质深层充电的物理机制,分别对应介质板正面接地、背面接地和正面背面同时接地三种情况建立相应的介质板深层充电模型,研究了利用时域差分和数值积分方法求解卫星介质深层充电电场的算法,计算了在单能电子束流垂直入射作用下卫星内部介质板(Teflon)深层充电电场,计算结果表明,文章建立的数值计算方法能求解出介质深层充电电场,且计算结果能反映充电电场在介质板中的时空分布特征。

一种基于时域差分的穿墙雷达BP成像算法

利用步进频连续波雷达对墙后运动的人体目标进行探测,对墙体杂波抑制和人体目标成像展开了研究。首先,利用人体目标慢速运动的特征,采用时域差分的方法抑制墙体杂波,使人体目标回波得以凸显;然后,分析了墙体折射对目标回波时延的影响,在此基础上对传统的后向投影成像算法进行了改进,使其适用于墙后区域的目标成像;最后,对该算法进行了推广,在一定程度上实现了对人体目标的跟踪。实测数据的处理结果表明,该算法能够在系统离墙12.6 m的情况下有效地消除墙体回波的影响,清晰地显现出在墙后运动的人体目标。

频域差分和时域差分检测OFDM的误码率性能对比

在多径衰落信道条件下,分析了正交频分复用系统的频域差分检测和时域 差分检测的误码率性能,得到了两种系统的误码率解析表达式,并进行了仿真验证。 分析和仿真的结果表明:在保护时隙长度不小于最大多径时延长度的条件下,时域差 分检测的误码率性能不受信道相干带宽变化的影响,时域差分检测的误码率性能主 要受到信道相干时间变化的影响;频域差分检测的误码率性能同时受到信道相干时 间和相干带宽变化的影响,并且相干带宽对频域差分检测的影响更大。

平面光波导光场分布的有限时域差分法计算

用有限时域差分法计算了简单三层对称平面光波导中的光场 ,得到了任意截面上光场的分布 .这一方法的优点在于它能完全模拟波导中光场的时域特性 ,使波导中的光传播完全可视化 ,模拟横向传播 ,提取光在波导中的传输模式 ,也可用于有源波导的计算如光波导放大器 .有限时域差分法直接求解依赖时间的麦克斯韦旋度方程 ,利用二阶精度的中心差分近似 ,把旋度方程中的微分符直接转换为差分形式 .每一步计算都无须作矩阵求逆运算 ,因此 ,比其他数值计算方法更有效。

基于双混频时域差分技术的光纤频率传输研究

设计了一个采用双混频时域差分技术的高分辨率的时延抖动检测系统,测试结果表明,其分辨率为20fs,准确度优于0.2ps。在20km光纤频率传输中进行了主动光学相位补偿实验测试,获得了链路时延抖动峰峰值小于1ps、均方值小于0.13ps、相位噪声抑制比大于500的实验结果。

基于时域差分的无线电引信高功率微波干扰效果评估

针对能量或功率准则不能真实反映HPM干扰效果的问题,提出了基于时域差分的无线电引信高功率微波干扰效果评估方法。该方法通过建立惯性时间电路的时域差分模型来得到引信电路的时域输出结果。仿真结果表明,基于时域差分的HPM干扰效果评估方法能真实地反映HPM的高功率、短脉冲特性。

多频电磁波测井的时域差分法正演模拟

时域差分法作为 Ｍａｘｗ ｅｌｌ方程的直接解法，是由叶（ Ｙｅｅ）氏首先提出的，近些年受到国内外研究人员的广泛重视。它在波场计算中的普遍应用源于它自身的一些优点：①不受物理模型几何形状的限制；②不受制于散射因素；③是一种对瞬变问题的直接解法。给出了柱坐标系下 Ｍａｘｗ ｅｌｌ方程的时域差分公式，验证了方法软件的稳定性和计算的精度，对几种地层模型进行了模拟计算，取得良好效果。

时域差分方法在软接触结晶器电磁场计算中的修正

通过对简化模型的理论推导 ,修正了Gandhi提出的低频电磁场的高频近似方法 ,使其适用于软接触结晶器电磁场计算 .并利用三维程序对简化模型进行了验算 ,在此基础上 ,计算了软接触结晶器内的磁场。

一维有限时域差分方法(FDTD)计算中参数的选择

在用一维时域有限差分方法计算波的传播时,为了防止出现发散的结果,要求时间步长Δt<Δx/v,但具体取多大的值,没有定论。通过编程试验,时间步长取Δt<0.75Δx/c,而时间步数Nt大于波从波源传到观察点所需要的时间,又小于反射波到达观察点的时间。而且计算的时间格点和位置格点全部都可以取整数。

Schrdinger方程的时域差分数值解法

将时域差分方法应用于求解量子体系的Schrdinger方程.详细推导了含Schrdinger方程的离散化公式,得到了耦合微分方程的差分格式,编写了相应的数值计算程序.以谐振子势为例,对程序代码作了检验,结果令人满意.

有限时域差分法对量子隧道效应的研究

系统介绍了有限时域差分法的基本原理、边界处理方法和初始试探波函数的选取.在此基础上,计算模拟了方势垒和方势阱下系统的能量变化,再现了量子隧道效应这一重要物理现象.进一步表明了运用有限时域差分法来解决量子力学问题是方便可行的,并且以系统平均能量方法处理截断边界能得到比较理想的结果.

结合时域差分和空域分级的实时运动人像跟踪

利用摄像头对运动人像目标进行自动跟踪在越来越多的领域成为客观需要,国内外目前也已经有不少对运动目标自动跟踪的方法和系统。但是,这些方法和系统在运动物体距离较远时不能较好辨识目标,外界环境对于系统的性能也存在较大的影响。针对以上不足,将时域差分和空域分级结合,提出了一种实时的运动人像跟踪算法,使其不仅能够实现实时地跟踪运动人像目标,自动进行变焦,而且对外界环境有较好的适应性。

光纤拉曼放大器瞬态效应的时域差分研究

首次提出了将中心时域有限差分法(FDTD)用于研究拉曼放大器(FRA)的瞬态效应,该算法能够适合前向和后向泵浦拉曼放大器。经过模拟表明:此法速度快,效率高,能够实时计算出输出信号的功率,适合 FRA 瞬态效应的研究和 FRA 实时增益比例、微分、积分(PID)控制系统。运用此方法,在20km 的高非线性单模光纤(SMF)中模拟得到瞬态发生延迟100μs,结束于300μs,中间为一振幅不断减小的类似于正弦的运动曲线,这与实验结果一致。实践表明:此法和传统 Runge-Kutta 相比,简单易懂,对于动态系统研究有明显的优势。

Ag线栅能带结构的有限时域差分法计算

Ag线栅具有超强的透射特性,色散能带结构的精确计算有助于分析理解亚波长结构中的电磁特性。利用有限时域差分法FDTD计算了亚波长Ag线栅能带结构,并根据该方法计算了周期为500nm的Ag光栅在不同厚度情况下的能带结构图。结果表明从该方法计算出来的能带结构中可以分析得到Wood异常、波导模式、SPP模式以及透射共振波长红移等多种电磁现象,与现有文献的理论分析一致。

OFDM的信号时域差分检测技术的应用

OFDM技术预计将成为第四代移动通信的主流技术。它的特点是各子载波相互正交,这样不但减少了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率,而且该系统能够很好地对抗频率选择性衰落和窄带干扰。OFDM系统中二进制数据比特以PSK或QAM等调制方式调制到相应的子载波上。为了准确恢复信号,接收端需进行信号检测。时域差分检测通过比较当前OFDM符号子载波与前一个符号对应子载波的幅度和相位来实现。

菲涅尔衍射及有限时域差分在光栅仿真中的应用研究

基于衍射现象的高精度光栅是一种常用的光学元件。通过研究衍射尺度下的相位光栅,提出了一种结合菲涅尔衍射和有限时域差分的光栅仿真方法,来仿真光栅的菲涅尔衍射区域内的光场分布情况。在入射光栅处采用有限时域差分计算方法,得到高精度的光场分布,然后在光栅后的近场区域采用菲涅尔衍射计算接收屏处的光场分布。通过结合两种方法解决了介质过渡区域的计算和传播区域有限时域差分计算量大的问题。结果显示接收屏处产生了三个衍射峰。基于有限时域差分算法的特点,此方法同样适用于非规律性的光栅结构,对于非等距光栅以及有制造误差的光栅分析具有普适性。

采用等效介电常数时域差分法分析二维介质型光子晶体色散特性

针对差分法中难以近似处理不同介质分界面处单元差分网格中沿x,y,z轴各方向等效介电常数值的问题,提出了将"电容串并联"的电路概念引入于各方向等效介电常数的近似计算中,并导出几种非匀质单元网格中等效介电常数的计算式.采用等效介电常数的时域有限差分法计算二维介质型光子晶体的色散特性可灵活地剖分网格,既能获得很高的计算精度,又可节省计算时间和计算内存.此等效介电常数公式也可用于其他电磁问题的差分法分析,以提高计算效率.

时域差分滤波在高速铁路轨道精密检测中的应用

高速铁路轨道精密检测直接服务于轨道精调作业,检测数据的好坏对轨道精调有着重大影响。检测数据在反映轨道真实状态的同时,还存在由误差引起的高频扰动,而这种高频扰动对精调数据分析极为不利。结合轨道精密检测的实践,采用时域差分技术消除数据高频扰动,并通过某高速铁路实测数据对算法进行验证,计算结果表明,数据中的高频分量得到有效消除。

利用时域差分法对薄膜体声波谐振进行二维分析(英文)

和表面波器件相比,薄膜体声波谐振(FBAR)器件重量轻、尺寸小、成本低而且能够处理的功率大.因此,FBAR技术被认为是能够满足现代移动通信系统滤波要求的最有竞争力的技术.对FBAR器件进行模拟的方案中,Butterworth-van Dyke(BVD)模型被广泛应用,但是它不可能被用于分析FBAR的复杂结构.为了准确模拟FBAR器件,必须用到数值方法,如有限元法(FEM)或者时域有限差分(FDTD)法.本文中,FDTD法被用于对薄膜体声波谐振进行二维分析.压电方程和牛顿方程在时间域和空间域中通过中间有限差分进行离散化.完全匹配层(PML)边界条件被用于实现两侧的吸收边界.在空气-铝和空气-氮化铝界面上,自由边界条件在FDTD方案中得以实现.另外,在铝-氮化铝内部边界附近,通过对材料常数取两侧的平均值的方式,实现了连续边界条件,保证了数值计算的稳定性.一款静电场模拟软件ANSOFT Maxwell 2D被用于计算电场强度的分布.当FBAR被外加电压驱动,而电压为时间的正弦函数时,FBAR的输出电流可以表示为一系列正弦函数之和.这些正弦函数中包含了顺态解和稳态解.找出稳态解,就可以计算响应工作频率时的FBAR阻抗特性.文中给出了在不同电极厚度如0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm和0.6μm情况下阻抗特性的计算结果.由于能陷效应,基频谐振强度随着电极厚度从0.2μm增加到0.4μm逐渐增强.可是,当电极厚度增加到0.5μm谐振强度又开始减弱.这个现象可以归因于电极的质量负载效应.质量负载会降低谐振强度.通过模拟结果,当氮化铝膜厚度在3μm时,最佳电极厚度应该在0.4μm.我们利用FDTD法对FBAR进行了二维分析.模拟结果显示,FDTD法是分析各种FBAR结构的有力工具.